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二茂铁对柴油的助燃和消烟作用计算机模拟实验姓名：陈树华学号：20082401068 课件密码：815811 前言：柴油燃烧的危害及氮氧化物NOx PM形成机理柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体，炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞，从而使燃烧恶化，不仅增加燃料消耗，而且加剧空气污染。
柴油机燃烧过程中生成有氮氧化物NOx未燃碳氢化合物HG一氧化物CO 和碳烟微粒PM（颗粒）等有害物, 对人体非常有害。
随着环境保护的日益重视, 人们越来越关注柴油机的排气污染问题。
NOx 的形成机理[1] N2 在空气中约占79% , 它是随空气一起进入柴油机气缸的，是一种比较稳定的气体，一般不与Q进行化学反应。
它只有在温度达到 2 300 K以上并且在富氧区中时,才与O产生反应。
O2 ?2OO+ N2 ?NO + N N+ O2?NO+ O 当温度低于900 K 时2NO+ O 2 ?2NO2当温度低于410 K 时NO 2+ N O2? N2O4PM 的形成机理柴油机废气中的颗粒主要是不完全燃烧生成的碳烟, 包括某些碳氧化合物、SQ、燃油及机油中的灰分以及添加剂等形成的颗粒。
碳烟是燃料在1 500 K 以上、过量空气系数<0. 6 的高温缺氧区里经过脱氢反应生成的。
燃料射流中液核过浓的预混合区是生成碳烟的主要地方。
消除碳烟的关键是控制预混合燃烧阶段的空燃比,使过量空气系数在0. 6~ 0. 8 范围内, 使之不生成碳烟, 而不能指望在燃烧中后期的碳烟再氧化, 因为再氧化需要高温, 在富氧条件下必将伴随NOx 的增加。
目前提高柴油发动机燃烧效率，减少废气中炭黑的方法有两种，一种是物理化学方法，即加入少量助燃剂；另一种是机械方法，即改进柴油发动机燃烧室的结构，物理化学方法的实质是对柴油进行变性处理，提高雾化程度，增加热扩散，从而对柴油的燃烧起催化作用，使柴油对废气起洗涤作用，以减少排放，使发动机工作稳定，从而使柴油完全燃烧。
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称综合化学实验实验项目二茂铁及衍生物对柴油的助燃和消烟作用实验指导老师实验时间2013 年月日课件密码：【前言】1 实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值；②学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定；③掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
2 实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热，了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时，学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
3 文献综述3.1 燃油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体，炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞，从而使燃烧恶化，不仅增加燃料消耗，而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情冴密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发，能否尽快有空气混合均匀，能否迅速着火，是燃油能否完全燃烧的先决条件。
因此，是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程，是燃油接近或达到完全燃烧，助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧，从而降低油耗，减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究，从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说，就燃烧过程的地位而言，以自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化合物RH和氧通过引发反应产生R和H2O，在经过直链反应产生于另一种很活泼的自由基ROO·后，存在三种可能的反应历程，产生三种退化分子产物。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定一．氧弹量热计的使用与Q V 的测量利用氧弹量热计测定样品的恒容燃烧热Q V ，以Q V 、△T/W 、△T/△t 作为柴油燃烧效率与燃烧速率的评价指标。
量热计水当量值 (水:3000ml)：W （卡计+水）= 14541.35(J/k); Q 铁丝=6694.4J/g二. 不完全燃烧条件下二茂铁对柴油燃烧燃值和燃烧速率的影响充氧压力：0.9MPa 。
1． 称取柴油1.0克,测量柴油燃烧前后温度随时间变化曲线,经雷诺作图法求取△T;2．称取柴油1.0克,加入二茂铁(自合成样品或标准试剂样品)，使柴油中二茂铁含量 1.0%;,测量柴油燃烧前后温度随时间变化曲线,经雷诺作图法求取△T;2. 通过△T ，分别计算柴油和添加了二茂铁柴油的恒容燃烧值Q V 、Q V /g 或△T/g;并仔细观察坩埚灰渣情况和排出气体气味,称量灰渣重量.3.通过燃烧反应曲线,燃烧时温度上升的速率和△T ，求取△T/△t.g 比较不同配比的柴油其燃烧速率的差异.4.分别测定柴油和添加了二茂铁柴油燃烧后尾气排放中二氧化硫和二氧化氮的含量.以微克（SO 2；NO 2）/g （柴油）表示测定结果。
（二氧化硫和二氧化氮需分别收集和测定）三．二氧化硫气体的测定实验步骤1.二氧化硫标准曲线的绘制(1) 取12支10 ml 具塞比色管,分A 、B 两组，分别对应编号,A 组按下表配制标准系列 • (二氧化硫标准系列(标准液浓度1.00微克/ml) 管号 0 1 2 3 4 5 二氧化硫标准液(ml) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 二氧化硫吸收液（甲醛吸收液） 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 二氧化硫含量(微克) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 二氧化硫含量(微克/毫升) 0 1 0.05 0.10 0.20 0.50 0.80(2) B 管组各管中分别加入0.05% PRA （盐酸副玫瑰苯胺，显色剂））使用液1ml,(3) A管组分别加入0.06%胺磺酸钠溶液0.5ml（用于屏蔽溶液中氮氧化物对测定的干扰）,1.5mol/L氢氧化钠0.5ml,混匀.(4) 迅速分别将A组管中溶液全部倒入对应编号并已装有PRA使用液的B管中.立即具塞摇匀后显色，5分钟后，以水为参比溶液，在577nm处测定样品中二氧化硫含量.(5) 将扣除空白试样的吸光度与二氧化硫含量作图,可得二氧化硫标准曲线.2.样品测定将4.00ml二氧化硫吸收液（甲醛吸收液）放入吸收瓶中,用于吸收氧弹中的燃烧尾气.然后将吸收瓶中的样品全部移入10ml比色管中,用少量二氧化硫吸收液（甲醛吸收液）洗涤吸收管,倒入比色管中,并用吸收液稀释至5.0ml标线.加入0.060%胺磺酸钠0.5ml,摇匀.放置10分钟,以除去氮氧化物干扰,加入1.50ml/mol氢氧化钠0.5ml,混匀.再将此管中溶液倒入已装入PRA使用液1ml 的比色管中,具塞摇匀，室温下显色5分钟，在577nm处测定所测样品消光值。
茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-姓名：实验题目：二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用学号：预习凭证码：19779组别：第三组实验时间：2012年4月18日1 前言实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值不环保价值；②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热，了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时，学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
文献综述与总结柴油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体，炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞，从而使燃烧恶化，不仅增加燃料消耗，而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发，能否尽快有空气混合均匀，能否迅速着火，是燃油能否完全燃烧的先决条件。
因此，是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程，是燃油接近或达到完全燃烧，助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧，从而降低油耗，减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究，从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说，就燃烧过程的地位而言，以自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化，在经过直链反应产生于另一种很活泼合物RH和氧通过引发反应产生R和HO2的自由基ROO·后，存在三种可能的反应历程，产生三种退化分子产物。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定姓名：黄伟乐班级：化学1班学号：20192401156 指导老师：何广平课件密码：00290 1.前言1.1实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用，特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂，其重要的经济价值与环保价值。
②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术，应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
1.2实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热。
了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时，学习和掌握甲醛法和盐酸蔡乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度，并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
[1]1.3文献综述与总结二茂铁与芳香族化合物化学性质相似，具有独特的芳香性，甚至在一些情况下，其芳香性能大于苯环。
二茂铁为 18 电子构型，具有良好的稳定性，其中心铁原子和环戊二烯基都具有一定的活性，从而可以进行一系列的有机反应。
在二茂铁的环上容易发生亲电取代反应，可进行金属化、氯化、酰基化、烷基化、磺化、甲酰化以及配合体交换等反应，从而可制备一系列用途广泛的衍生物。
二茂铁衍生物具有疏水性，这使其能够顺利地通过细胞膜，与细胞内物质相互作用，此外它还具有良好的稳定性、低毒性，因而可作为治疗某些疾病的药物，如抗癌药物等。
由于二茂铁及其衍生物还具有氧化还原可逆性，可在酶的作用下参与代谢作用，所以它们还可用来制造植物生长调节剂、杀虫剂等。
二茂铁衍生物具有良好的电导特性，当二茂铁与共轭体系衔接时，可以形成性能良好的分子导线。
第一个含二茂铁代表性的分子导线是 1,1′- 双(三甲基甲硅烷乙炔基)二茂铁。
二茂铁的热稳定性、氧化还原性、结构可变性和金属特性，使得其在液晶材料方面的应用前景也十分广阔。
此外，二茂铁衍生物还被广泛地应用到抗菌剂，聚合物、纳米材料、电化学元件、生物化学、分析化学等邻域，对其的开发利用成为金属有机化学界的热议话题。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾成份测定陈文茜化教2班 20042401157一前言:1.实验目的及意义:(1) 本实验选择不同的燃油添加剂；利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热，了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
(2) 学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
(3) 通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
关注社会、关注环境。
2.文献综述与总结:二茂铁对柴油的助燃消烟作用的实验,分别向等用煤油和车用柴油中添加不同数量的二茂铁,实验结果表明,无论是等用煤油还是车用柴油中,添加不同数量的二茂铁后其烟点提高数倍都随二茂铁的添加量增加而增大,说明二茂铁具有优良的助燃作用.再用行车实验来证明:用添加二茂铁的柴油和为添加二茂铁的柴油在日野卡车上做行车实验,列表如下:从表中可以看出,在柴油中添加二茂铁后,耗油量显著降低,尾气中黑烟明显减少从以上数据表明,二茂铁的加入提高了柴油的利用效率,既达到了节油的目的,又明显的减少了尾气中的一氧化碳和黑烟的排放量,这对于环境保护有特别的意义.二.实验方案:实验中如何衡量柴油燃烧速率与燃烧效率的大小?1.用图解法求出燃烧的条件下，不同种类的添加剂和柴油混合体系燃烧时引起卡计温度变化的差值，根据（2）式计算恒容燃烧热Qv，并计算每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W。
以每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W衡量柴油的燃烧效2.用图解法求出燃烧的条件下，不同种类的添加剂和柴油混合体系燃烧时引起卡计温度变化的差值，计算不同添加剂和柴油混合体系的燃烧速率△T/△t（即单位时间温度随时间的变化率），研究添加剂对燃油燃烧速率的影响规律。
燃烧促进剂对柴油的助燃消烟作用与尾气成分测定何广平;曾荣华;陈佳宏;林利添;吕梅香;许伟钦【摘要】针对化学专业综合创新实验的开设,结合物理化学和分析化学的知识,以二茂铁为柴油燃烧的促进剂,将氧弹装置与环境监测实验中的气体采集系统结合,建立了"燃烧促进剂对柴油助燃消烟作用与尾气成分测定"的实验装置.通过该实验装置与实验方法,测定二茂铁对柴油燃烧效率与速率的影响,以了解二茂铁对柴油的助燃消烟作用,并通过环境检测与分析中的"甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法"以及"盐酸萘乙二胺分光光度法"测定燃烧废气中NO2以及SO2气体的浓度.通过该实验,使学生综合了解燃油添加剂在燃油助燃、消烟与节能减排中所起的作用,学习废气的监测与分析方法,关注社会,关注环境.实验结果表明本实验设计科学合理,可作为化学及相关专业综合创新实验开设.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)004【总页数】4页(P27-30)【关键词】柴油;二茂铁;氧弹卡计;燃烧速率;燃烧效率【作者】何广平;曾荣华;陈佳宏;林利添;吕梅香;许伟钦【作者单位】华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006;华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006;华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006;华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006;华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006;华南师范大学化学与环境学院,广东,广州,510006【正文语种】中文【中图分类】O6-3;X831氧弹量热技术是物理化学实验课程中学生必须掌握的基本实验技术,学生通过燃烧热的测定实验,学习量热技术的基本原理与物质燃烧热的测定方法,了解恒压热效应与恒容热效应的差别与相互转换关系,学会雷诺图解法校正燃烧过程中温度的改变值,以此掌握氧弹量热方法的测定原理与实验技术。
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定姓名：黄新敏学号：20040004007 课件密码：9141单位：华南师范大学化学与环境学院一、前言1.目的（1）以二茂铁作为燃油添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热，了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
（2）学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
（3）通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
（4）通过实验关注社会、关注环境，响应“建设节约型华师”的号召。
2.意义当今社会科技昌达，人们的生活水平逐步提高，汽车渐渐成为老百姓的消费品。
近年来，我国的汽车车辆数量特别是在大城市和经济发达的地区迅速增多，汽车尾气造成的空气污染已日趋严重，汽车尾气造成的大气污染已开始向深度污染和二次污染的方向发展如光化学烟雾。
据统计,大气污染物中的60%-70%是汽车排放的有害物质。
因此对能源的有效利用与对燃油燃烧尾气成份的测定与技术处理方法是当今社会倍受关注的能源和环境的两大热点问题。
二茂铁作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料,对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果,因而被广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。
本实验就是以二茂铁作为燃油添加剂添加到柴油中，通过氧弹量热计测定其对柴油燃烧效率和燃烧速率的影响；并利用分光光度法测定燃烧尾气中SO2和NO2气体的含量，以此探讨它的助燃消烟作用。
3.文献综述二茂铁又称双环茂二烯基铁,它是一种具有夹心结构的金属有机化合物,在常温下呈橙色结晶状,不溶于水,易溶于柴油、汽油、苯、乙醇等有机溶剂,化学性质稳定,无味无毒。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定刘燕英（20042401055）化学与环境学院04级化学教育（2）班指导老师：何广平课件密码：3845871. 前言1.1目的1.利用氧弹量热计测定燃油在添加剂存在下的燃烧热2.了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
3.学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
4.通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
关注社会、关注环境1.2意义二茂铁又叫双环戊二烯基铁，是一种新型的有机金属配合物,它具有独特的结构和键合方式,成键电子常显示高度的离域,所以也称为有机金属Ⅱ配合物[2]。
二茂铁是以石油化工中C5 馏分中的环戊二烯为原料合成出来的一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物，分子式Fe (C5H5) 2 ，分子量186 ，外观为橙黄色针状结晶,熔点173～174 ℃，沸点249 ℃,100 ℃以上能升华；不溶于水，溶于甲醇、乙醇、乙醚、石油醚、二氯甲烷、苯等有机溶剂，其分子呈极性，具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性，溶于浓硫酸中，在沸腾的烧碱溶液和盐酸中不溶解，不分解。
[3]二茂铁在化学性质上与芳香族化合物相似,不容易发生加成反应，容易发生二茂铁环上的亲电取代反应，使其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用，开发利用前景广阔。
二茂铁的制备方法主要有环戊二烯钠法、二乙胺法、相转移催化法、二甲基亚砜(即DMSO) 法和电解合成法。
[1]二茂铁的应用有（1）用作燃料的节能消烟剂、抗爆剂。
将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料中，都能发挥其助燃、消烟和抗爆等作用，尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类，效果更为显著。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定二茂铁是一种有机化合物，其分子式为Fe(C5H5)2、二茂铁在柴油燃烧过程中可以起到助燃消烟的作用。
在尾气成分测定方面，常用的方法有气相色谱法和质谱法。
1.提高燃烧效率：二茂铁具有良好的氧化性，可以与柴油中含有的一些有害物质如多环芳烃等反应生成更易燃烧的产物，从而促进柴油的完全燃烧，提高燃烧效率。
2.降低燃烧温度：二茂铁的存在可以降低柴油的燃烧温度，减少氮氧化物的生成，并延缓部分燃烧产生的高温。
3.中和酸性物质：柴油中存在的一些酸性物质对柴油的燃烧产生副作用，而二茂铁可以中和这些酸性物质，减少其对燃烧的影响。
尾气成分测定是评估柴油燃烧质量和环境影响的重要手段。
常用的方法包括气相色谱法和质谱法。
气相色谱法是根据不同气体成分在特定条件下具有不同的挥发性和分离性来分析尾气中的成分。
该方法对尾气样品进行取样后，通常采用吸附剂进行富集，然后利用气相色谱仪进行分离和测定。
通过标准品的比对可以确定不同气体成分的含量。
质谱法是利用质谱仪对尾气样品中的分子进行离子化，然后通过检测离子产生的质量光谱来分析尾气中的成分。
质谱仪通常具有高分辨率和高灵敏度，能够准确测定尾气中各种有机和无机成分的含量。
尾气成分测定可以对柴油燃烧过程中产生的有害气体进行定量分析，评估其对环境和人体健康的影响。
常见的尾气成分包括氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物、多环芳烃等。
通过测定尾气成分，可以指导柴油燃烧工艺的调整和控制，减少环境污染和健康危害。
总之，二茂铁对柴油具有助燃消烟的作用，并且可以通过气相色谱法和质谱法对柴油尾气成分进行测定。
这些方法可以帮助评估和控制柴油燃烧过程中产生的有害物质，减少环境污染和健康风险。
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定姓名：黄新敏学号：20040004007 课件密码：9141单位：华南师范大学化学与环境学院一、前言1.目的（1）以二茂铁作为燃油添加剂，利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热，了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
（2）学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
（3）通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法（包括分光光度法和气相色谱法）的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
（4）通过实验关注社会、关注环境，响应“建设节约型华师”的号召。
2.意义当今社会科技昌达，人们的生活水平逐步提高，汽车渐渐成为老百姓的消费品。
近年来，我国的汽车车辆数量特别是在大城市和经济发达的地区迅速增多，汽车尾气造成的空气污染已日趋严重，汽车尾气造成的大气污染已开始向深度污染和二次污染的方向发展如光化学烟雾。
据统计,大气污染物中的60%-70%是汽车排放的有害物质。
因此对能源的有效利用与对燃油燃烧尾气成份的测定与技术处理方法是当今社会倍受关注的能源和环境的两大热点问题。
二茂铁作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料,对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果,因而被广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。
本实验就是以二茂铁作为燃油添加剂添加到柴油中，通过氧弹量热计测定其对柴油燃烧效率和燃烧速率的影响；并利用分光光度法测定燃烧尾气中SO2和NO2气体的含量，以此探讨它的助燃消烟作用。
3.文献综述二茂铁又称双环茂二烯基铁,它是一种具有夹心结构的金属有机化合物,在常温下呈橙色结晶状,不溶于水,易溶于柴油、汽油、苯、乙醇等有机溶剂,化学性质稳定,无味无毒。
二茂铁及其衍生物因其本身的特点,如疏水性、生物可氧化性、芳香性、稳定性、低毒性、生物活性等,而被广泛应用于工业、农业、材料、医药、航天等领域中，具有广阔的开发利用前景[1,2，3]。
3.1 作为燃料添加剂二茂铁作为燃料添加剂,国外自20 世纪50 年代以来,就进行了广泛的研究,在节油、消烟、结炭、抗爆、提高辛烷值等方面已有很多报导。
据文献介绍[4 ] , 混合柴油中添加二茂铁,烟度下降17 %; 在J P 4 柴油中添加二茂铁,烟度下降35 %；在燃料中添加500 ×10 - 6 时,燃烧器表面炭沉积减少75 %。
二茂铁系列添加剂用作汽车运行过程中的节油消烟和引擎光洁剂,在柴油机车上可减少烟雾,并且可降低致癌物的排放量。
此外,将二茂铁添加到动力机械燃料中,可使燃烧室的积炭减少,以减少烟尘对大气的污染。
3.2 作为敏化剂二茂铁及其衍生物或聚二茂铁化合物微量加入到一些材料中，可以增加其敏化性能。
如聚乙烯二茂铁的氯苯溶液，用涂敷法制成半导体掩膜版的氧化铁透明掩膜，不仅效率高，而且无毒。
使用电子束制版，比氧化铁提高感光灵敏度1000倍，不仅可除去剧毒的五羰基铁，强度增加、可塑性好，而且高频性能也大大提高[5]。
此外，二茂铁及其衍生物作为光敏剂加入到农用薄膜中，可使降解周期与农作物的生长期同步。
加入二茂铁及其衍生物的薄膜在阳光照射下，在一定的时间内光解成树枝状的碎片，这些碎片被翻到土壤后，在黑暗中仍可以继续降解，直至分子量减小到使聚合物易于受水润湿后被土壤中的真菌吃掉，从而大大减小或消除塑料垃圾对土壤的污染[6]。
3.3 在医学方面的应用二茂铁衍生物的结构和性质的特殊性主要体现在以下4 个方面[ 7 ]：(1) 具有亲油性,能够顺利地通过细胞膜,这便为它同细胞内各种酶相作用提供了条件；(2) 具有芳环的一些性质,容易发生取代反应,易塑造；(3) 具有一般化学药品所不具备的低毒性；(4) 具有氧化还原的可逆性,所以能在酶的作用下参与代谢作用。
由于其结构和性质的特殊性,使得该类化合物在生物学、医学、微生物学等方面均得到了广泛的应用。
二茂铁衍生物可用作新型抗贫血剂、抗癌药物、抗肿瘤剂、杀菌剂等。
3.4 在液晶材料方面的应用1976 年,Malt he 等合成了第一个过渡金属有机液晶,即含二茂铁基的席夫类金属有机配合物,此液晶态的分子接近晶相排列,从而极大的推动了过渡金属有机液晶的发展。
二茂铁的热稳定性、氧化还原性和结构可变性,使其可接入液晶材料。
目前,已有学者用羟硅烷化制备了聚二茂铁的液晶材料,这种二茂铁硅烷衍生物为向列型液晶材料,加热聚合物在35 ℃时玻璃化,53 ℃时熔化,随后出现双折射相,为向列型液晶相,向列相温度可持续在250 ℃以上。
当样品受机械压迫时可见特征闪烁,侧链中柔性链段的碳链越长,熔点越高,显示出其良好性能。
3.5 在其他方面的应用日本朝日化学工业株式会社采用丙酮和二茂铁作原料，以氢气为载体，在2OOO ℃高温下进行反应，合成人造宝石。
微量的二茂铁加入到粉末状铁材料的原料中，发现成型后，强度加强，可塑性好，而且高频性能也大大提高。
微量的二茂铁或聚二茂铁化合物加入绝缘材料中，可减少因电解引起的损失并提高抗裂解能力。
微量的二茂铁与酚醛树脂、苯磺酸可配制成一种木材改性剂，经过处理的木材具有很高的稳定性和抗裂性。
此外，二茂铁还可用于制备抗静电剂、染料及离子交换树脂的改性上。
4.总结二茂铁的出现是近代化学发展的里程碑。
它的独特结构和与众不同的化学性质使其在新材料化学的研究方面得到广泛的应用，并且近年来随着液晶及其高分子的发展二茂铁及其衍生物也体现出独特的应用性能。
设计并合成以二茂铁为骨架或含有二茂铁基的新的或具有特殊性能的二茂铁衍生物是近年来二茂铁研究的一个必然方向。
因此，它的广泛应用和研究也必将带来一场材料化学界的新变革。
二、实验设计方案与思路实验从三个方面来考察二茂铁添加剂对柴油燃烧的消烟助燃作用[8]。
（1）柴油燃烧速率与燃烧效率；（2）燃烧尾气中二氧化硫和二氧化氮气体含量；（3）燃烧残渣重量。
1.完全燃烧条件下,二茂铁添加剂对燃油燃烧效率与燃烧速率的影响在0.5000克的柴油中加入二茂铁添加试剂，分别形成0%、1.0%两种配比的添加剂和柴油的混合体系，用于柴油燃烧热的测定，研究在完全燃烧的条件下且柴油重量相同的条件下,不同添加剂对烧速率与燃烧效率的影响。
其次，分别测定0%、1.0%两种配比的二茂铁添加剂和柴油的混合体系燃烧后尾气中二氧化硫和二氧化氮的含量。
再次，测定燃烧后残渣的重量。
2.不完全燃烧条件下,二茂铁添加剂对燃油燃烧效率与燃烧速率的影响用同样的方法，在1.5000克的柴油中加入二茂铁添加试剂，分别形成0%、1.00%两种配比的添加剂和柴油的混合体系,用于柴油燃烧热的测定，研究在完全燃烧的条件下且柴油重量相同的条件下,不同添加剂对烧速率与燃烧效率的影响。
再分别测定0%、1.00%两种配比的二茂铁添加剂和柴油的混合体系燃烧后尾气中二氧化硫和二氧化氮的含量。
最后测定燃烧后残渣的重量。
三、实验部分1.实验原理1.1 柴油燃烧速率与燃烧效率大小的衡量本实验利用氧弹量热计测定柴油在不同添加剂存在下的燃烧热，用图解法求出燃烧的条件下，不同种类的添加剂和柴油混合体系燃烧时引起卡计温度变化的差值，然后计算其恒容燃烧热Qv，并计算每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W。
以每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W衡量柴油的燃烧效率；以单位时间燃烧体系温度随时间的变化率△T/△t衡量柴油的燃烧速率。
1.2.燃烧尾气的测定方法本实验通过氧弹的排气装置将燃烧尾气灌入装有不同气体吸收液的多孔玻板吸收瓶中来采集燃烧尾气，然后利用吸收液与气体的显色反应,通过分光光度法测定所吸收气体含量，并用每克柴油放出的气体量衡量燃烧的完全程度。
1.2.1甲醛法测定二氧化硫气体二氧化硫被甲醛缓冲溶液吸收后，生成稳定的羟基甲磺酸加成化合物，在样品溶液中加入氢氧化钠使加成化合物分解，释放出的二氧化硫与盐酸副玫瑰苯胺、甲醛作用，生成紫红色化合物，可在577nm处进行测定，适宜的浓度范围为0.003-1.07mg/m 3 。
此方法的主要干扰物是氮氧化物，臭氧和某些重金属，加入胺磺酸钠可消除氮氧化物干扰。
采样后放置一段时间臭氧可自行分解，磷酸及环己二胺四乙酸二钠盐可消除或减少某些金属离子干扰。
1.2.2盐酸萘乙二胺分光光度法测定二氧化氮气体空气中的二氧化氮与吸收液中的氨基磺酸钠进行重氮反应,再与N-(1-萘基)乙二胺盐酸作用,生成粉红色的偶氮染料,在波长540nm处,测定吸光度。
此方法的主要干扰物微臭氧.对二氧化氮的测定产生负干扰.,采样时可在吸收瓶入口处接一段15-20cm长的硅较管,即可将臭氧浓度将低到不干扰二氧化氮的测定水平。
此方法的检出限为0.12微克/10ml,空气中二氧化氮的最低检出浓度为0.005mg/ m 3 。
3.燃烧残渣重量与成分的测定燃烧后残渣的重量直接与燃烧的完全程度有关,实验中可称量不同燃烧条件下柴油燃烧后的残渣重量,比较柴油燃烧的完全程度。
燃烧后的残渣可通过有机溶剂的溶解与提取后利用气相色谱法测定其中的多环芳烃的组成。
2.仪器与试剂2.1实验仪器氧弹式量热装置紫外分光光度计数显温差测量仪温度计电子天平万用电表烧杯量筒比色管移液管容量瓶等玻璃仪器多孔玻板吸收瓶2.2实验试剂二茂铁（AR）柴油高压氧气瓶氧化硫标准吸收液(甲醛缓冲吸收液) 盐酸副玫瑰苯胺(PRA)0.05% 胺磺酸钠(0.06%) 氢氧化钠(1.5mol/L) 二氧化氮显色液亚硝酸钠标准使用液(2.5微克/毫升) 二氧化硫标准使用液(1.00微克/毫升)3.实验步骤3.1完全燃烧和不完全燃烧条件下,二茂铁添加剂对燃油燃烧效率速率的影响3.1.1充氧将已知重量的不同配比的二茂铁柴油混合体系分别放在坩埚中，将铁丝绑在两根电极上，并将铁丝浸到柴油中。
先充氧排除氧弹内的空气，再将氧弹内的氧气压力冲至1.0Mpa。
3.1.2燃烧温度的测量量取自来水3000ml，倒入卡计内桶中,测其水温，将数显温差测定仪热敏电极置入内桶,开动搅拌装置,测定约6-8个前期温度,点火开关，稍刻温度迅速上升每隔0.5分钟记录温度变化.利用雷若作图法得出准确得△T值.。
3.1.3实验后处理称量燃烧后剩下铁丝的质量，并用多孔玻板吸收瓶收集废气，用于燃烧尾气的定性和定量测定；最后测定的残渣重量。
3.2二氧化硫气体的测定3.2.1二氧化硫标准曲线的绘制(1) 取12支10ml具塞比色管,分A\B两组,分别对应编号,A组按下表配制标准系列：二氧化硫标准系列配制(标准使用液浓度1.00微克/毫升)•管号0 1 2 3 4 5•二氧化硫标准液(ml) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00•甲醛吸收液10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00•二氧化硫含量(微克) 0 0.50 1.00 2.00 5,00 8.00•（2）B管组各管加入0.05%PRA使用液1ml；（3）A管组分别加入0.06%胺磺酸钠溶液0.5ml,1.5mol/L氢氧化钠0.5ml,混匀；（4）逐管迅速将溶液全部倒入对应编号并已装有PRA使用液的B管中.立即具塞摇匀显色.5分钟后以水为参比液在577nm处测定样品中二氧化硫含量；（5）将扣除空白试样的吸光度与二氧化硫含量作图,可得二氧化硫标准曲线。
